EP3342608A1 - Vorrichtung zur luftzuführung in einen innenraum eines fahrzeuges - Google Patents

Vorrichtung zur luftzuführung in einen innenraum eines fahrzeuges Download PDF

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EP3342608A1
EP3342608A1 EP17205503.0A EP17205503A EP3342608A1 EP 3342608 A1 EP3342608 A1 EP 3342608A1 EP 17205503 A EP17205503 A EP 17205503A EP 3342608 A1 EP3342608 A1 EP 3342608A1
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heating device
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Rehau AG and Co
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    • H05B2214/04—Heating means manufactured by using nanotechnology

Definitions

  • the invention therefore has the object to provide a device with the features described above, which converts the available heating energy more efficient in heat over the prior art.
  • decentralized electrical heaters which are spaced from the central fan, offers the great advantage of heating the air flow only shortly before it exits the channel exit into the interior, so that the line losses are significantly reduced in comparison to a central heating device.
  • the decentralized heating devices can be controlled as needed, so that only those heating devices are supplied with current to which there is a request for a heated air flow.
  • the decentralized heating device can have a thermoplastic carrier structure and a carbon-based heating means applied to the carrier structure or integrated into the carrier structure.
  • the heating means heats up when energized and, as a result, releases the heat generated to the support structure and the air flow.
  • the heating means preferably comprises carbon fibers or carbon nanotubes.
  • the heating means may be applied to the support structure in the form of a lacquer or a vapor deposition layer.
  • the at least one heating device can be arranged in a separate attachment element of the flow channel and / or in a separate connection element of the flow channel to form a further flow channel.
  • the heater itself may form the connecting element.
  • the thermoplastic support structure may be formed by a portion of the wall of the flow channel or the attachment element or the connecting element.
  • the flow channel can in this case be produced by means of a generative method, by means of a blow molding method or by means of a thermoforming method (in particular by vacuum deep drawing with 2 plates of thermoplastic material).
  • the carrier structure may be formed as a carrier film.
  • the carrier film may have a thickness of 1 .mu.m to 2000 .mu.m.
  • the support structure may be folded, stacked, rolled up, honeycombed, wound up and / or corrugated.
  • the support structure may be made by extrusion or by injection molding or by a generative process.
  • the heater may replace a portion of the wall of the flow channel or the attachment element or the connecting element.
  • the flow channel is formed by at least two composite segments, wherein the heating device between the segments is held positively and / or non-positively.
  • the heating device can be introduced into the flow channel via a lateral opening in the flow channel.
  • the heating device can be connected to a cover which closes the opening or can be integrally formed on a cover which closes the opening.
  • the wall of the flow channel may be partially or completely formed by a foamed plastic material.
  • a first variant of a flow channel 6 of a device is shown.
  • the decentralized heating device H is arranged within the flow channel 6 in the region of the channel outlet A6.
  • the heating device H has a thermoplastic support structure T and a carbon-based heating means C applied to the support structure T.
  • the heating means C may comprise carbon fibers or carbon nanotubes.
  • the support structure T is designed as a carrier film which is wound up and corrugated.
  • Fig. 4 to Fig. 7 show a further variant of a flow channel 3 of a device.
  • decentralized electrical heater H is arranged within the flow channel 11 in the connection region V3-11 between the interconnected flow channels 3 and 11 at least one, spaced from the central fan G.
  • the heater can also be arranged within the flow channel 3.
  • FIG. 8 to FIG. 12 show a further variant of a flow channel 13 of a device.
  • the at least one heating device H is arranged in a separate attachment element X of the flow channel 13.
  • a separate attachment element X or a separate connection element allows easy maintenance, repair or replacement of the heater H.
  • the heating device H has a thermoplastic carrier structure T and a carbon-based heating means C integrated in the carrier structure T.
  • the heating means C may comprise carbon fibers or carbon nanotubes.
  • the support structure T is designed as a carrier film which is wound up and corrugated.
  • FIGS. 13 to 16 show a further variant of a flow channel 3 of a device.
  • a remote from the central fan G decentralized electrical heater H is arranged.
  • the heating device H can be introduced into the flow channel 3 via a lateral opening 30 in the flow channel 3.
  • the heating device is connected to a cover 30 which closes the opening 30 or is integrally formed on a cover 31 closing the opening 30.
  • the wall of the flow channel 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 may be partially or completely formed by a foamed plastic material.
  • the thermoplastic support structure T may be formed by a portion of the wall of the flow channel 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 or the attachment element X or the connecting element.
  • the heater H may replace a portion of the wall of the flow channel 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 or the attachment element X or the connecting element.
  • the flow channel 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 may be formed by at least two composite segments, wherein the heater H between the segments is held positively and / or non-positively.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Luftzuführung in einen Innenraum eines Fahrzeuges, mit einem strömungseingangsseitig angeordneten Zentralgebläse (G) zur Erzeugung eines klimatisierten Luftstroms, einer Vielzahl von Strömungskanälen (1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) mit jeweils mindestens einen strömungsausgangsseitigen Kanalausgang (A2, A4, A6, A7, A8, A9, A10, A11, A12, A13) oder mindestens einen Verbindungsbereich (V1-7, V1-9, V3-11, V5-12) zu einem der anderen Strömungskanäle (1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13), wobei innerhalb des Strömungskanals (1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) im Bereich des jeweiligen Kanalausgangs und/oder im Verbindungsbereich zwischen miteinander verbundenen Strömungskanälen (1, 3, 5, 7, 9, 11, 12) wenigstens eine, von dem Zentralgebläse (G) beabstandete, dezentrale elektrische Heizeinrichtung (H) angeordnet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Luftzuführung in einen Innenraum eines Fahrzeuges, mit
    • einem strömungseingangsseitig angeordneten Zentralgebläse zur Erzeugung eines klimatisierten, insbesondere eines mittels einer Klimaanlage konditionierten Luftstroms,
    • einer Vielzahl von Strömungskanälen zur Weiterleitung und Verteilung des Luftstroms an verschiedene Orte des Innenraums,
    wobei die Strömungskanäle jeweils mindestens einen strömungsausgangsseitigen Kanalausgang oder mindestens einen Verbindungsbereich zu einem der anderen Strömungskanäle aufweisen.
  • Im Stand der Technik sind eine Vielzahl derartiger Vorrichtungen bekannt. Alle derartigen Vorrichtungen dienen dazu einen gekühlten, gereinigten, getrockneten oder einen beheizten Luftstrom an verschiedene Orte (z.B. Fahrersitz und Beifahrersitz, Rücksitze, Seitenscheiben, Fußraum, etc.) des Innenraums eines Kraftfahrzeugs zu transportieren. Der beheizte Luftstrom wird dabei ebenfalls über das Zentralgebläse bereitgestellt. Hierbei besteht jedoch das Problem, dass entlang der einzelnen Strömungskanäle ein nicht unerheblicher Temperaturverlust auftritt, sodass der Luftstrom überhitzt in die Strömungskanäle geleitet werden muss, damit diese Verluste am Kanalausgang kompensiert sind. Insbesondere bei rein elektrisch betriebenen Fahrzeugen steht jedoch nur ein begrenzter Energievorrat und keine ausreichende Abwärme von Aggregaten (wie bei einem Verbrennungsmotor) zur Verfügung, sodass die Fahrzeugbeheizung mittels einer herkömmlichen Vorrichtung zu großen Energieverlusten führt.
  • Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe eine Vorrichtung mit den eingangs beschriebenen Merkmalen anzugeben, die gegenüber dem Stand der Technik die zur Verfügung stehende Heizenergie effizienter in Wärme umsetzt.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur Luftzuführung in einen Innenraum eines Fahrzeuges, mit
    • einem strömungseingangsseitig angeordneten Zentralgebläse zur Erzeugung eines klimatisierten, insbesondere eines mittels einer Klimaanlage konditionierten Luftstroms,
    • einer Vielzahl von Strömungskanälen zur Weiterleitung und Verteilung des Luftstroms an verschiedene Orte des Innenraums,
    wobei die Strömungskanäle jeweils mindestens einen strömungsausgangsseitigen Kanalausgang oder mindestens einen Verbindungsbereich zu einem der anderen Strömungskanäle aufweisen, wobei erfindungsgemäß innerhalb des Strömungskanals im Bereich des jeweiligen Kanalausgangs und/oder im Verbindungsbereich zwischen miteinander verbundenen Strömungskanälen wenigstens eine, von dem Zentralgebläse beabstandete, dezentrale elektrische Heizeinrichtung angeordnet ist.
  • Die Anordnung von dezentralen elektrischen Heizeinrichtungen, die von dem Zentralgebläse beabstandet sind, bietet den großen Vorteil den Luftstrom erst kurz vor dessen Austritts aus dem Kanalausgang in den Innenraum aufzuheizen, sodass die Leitungsverluste im Vergleich zu einer zentralen Heizungseinrichtung deutlich verringert werden. Gleichzeitig können die dezentralen Heizeinrichtungen bedarfsgerecht angesteuert werden, sodass nur diejenigen Heizeinrichtungen mit Strom beaufschlagt werden zu denen eine Anforderung nach einem beheizten Luftstrom vorliegt.
  • Die dezentrale Heizeinrichtung kann eine thermoplastische Trägerstruktur und ein auf die Trägerstruktur aufgebrachtes, oder ein in die Trägerstruktur integriertes Heizmittel auf Basis von Kohlenstoff aufweisen. Das Heizmittel erwärmt sich bei einer Bestromung und gibt infolge die entstehende Wärme an die Tragstruktur und den Luftstrom ab.
  • Das Heizmittel umfasst bevorzugt Kohlenstofffasern oder Kohlenstoffnanoröhrchen.
  • Das Heizmittel kann auf die Tragstruktur in Form eines Lacks oder einer Bedampfungsschicht aufgebracht sein.
  • Die wenigstens eine Heizeinrichtung kann in einem separaten Aufsatzelement des Strömungskanals und/oder in einem separaten Verbindungselement des Strömungskanals zu einem weiteren Strömungskanal angeordnet sein.
  • Die Heizeinrichtung selbst kann das Verbindungselement bilden.
  • Die thermoplastische Trägerstruktur kann durch einen Teilbereich der Wandung des Strömungskanals oder des Aufsatzelements oder des Verbindungselements gebildet sein. Der Strömungskanal kann hierbei mittels eines generativen Verfahrens, mittels eines Blasformverfahrens oder mittels eines Thermoformverfahrens (insbesondere durch Vakuum-Tiefziehen mit 2 Platten aus thermoplastischem Material) hergestellt sein.
  • Die Trägerstruktur kann als Trägerfolie ausgebildet sein. Die Trägerfolie kann eine Dicke von 1 µm bis 2000 µm aufweisen.
  • Die Trägerstruktur kann gefaltet, gestapelt, aufgerollt, wabenartig, aufgewickelt und/oder gewellt ausgebildet sein.
  • Die Trägerstruktur kann im Wege der Extrusion oder im Spritzguss oder mittels eines generativen Verfahrens hergestellt sein.
  • Die Heizeinrichtung kann einen Abschnitt der Wandung des Strömungskanals oder des Aufsatzelements oder des Verbindungselements ersetzten.
  • Der Strömungskanal ist durch wenigstens zwei zusammengesetzte Segmente gebildet, wobei die Heizeinrichtung zwischen den Segmenten form- und/oder kraftschlüssig gehalten ist.
  • Die Heizeinrichtung kann über eine seitliche Öffnung in dem Strömungskanal in den Strömungskanal einführbar sein.
  • Die Heizeinrichtung kann mit einem die Öffnung verschließenden Deckel verbunden oder an einem die Öffnung verschließenden Deckel angeformt sein.
  • Die Wandung des Strömungskanals kann teilweise oder vollständig durch ein geschäumtes Kunststoffmaterial gebildet sein.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele darstellender Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch:
    • Fig. 1 - 3
    perspektivische Darstellungen einer ersten Variante eines Strömungskanals einer Vorrichtung;
    Fig. 4 - 7
    perspektivische Darstellungen einer zweiten Variante eines Strömungskanals einer Vorrichtung;
    Fig. 8 - 12
    perspektivische Darstellungen einer dritten Variante eines Strömungskanals einer Vorrichtung;
    Fig. 13 - 16
    perspektivische Darstellungen einer vierten Variante eines Strömungskanals einer Vorrichtung;
    Fig. 17
    eine Vorrichtung mit einer Vielzahl von Strömungskanälen.
  • In Fig. 17 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt:
    • Vorrichtung zur Luftzuführung in einen Innenraum I (begrenzt durch die gepunktete Linie) eines Fahrzeuges, mit
      • einem strömungseingangsseitig angeordneten Zentralgebläse G zur Erzeugung eines klimatisierten, insbesondere eines mittels einer Klimaanlage konditionierten (z.B. getrockneten oder gereinigten) Luftstroms,
      • einer Vielzahl von Strömungskanälen 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 zur Weiterleitung und Verteilung des Luftstroms an verschiedene Orte des Innenraums I,
      wobei die Strömungskanäle 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 jeweils mindestens einen strömungsausgangsseitigen Kanalausgang A2, A4, A6, A7, A8, A9, A10, A11, A12, A13 oder mindestens einen Verbindungsbereich V1-7, V1-9, V3-11, V5-12 zu einem der anderen Strömungskanäle 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 aufweisen.
  • Innerhalb des Strömungskanals 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 ist im Bereich des jeweiligen Kanalausgangs A2, A4, A6, A7, A8, A9, A10, A11, A12, A13 und/oder im Verbindungsbereich V1-7, V1-9, V3-11, V5-12 zwischen miteinander verbundenen Strömungskanälen 1, 3, 5, 7, 9, 11, 12 wenigstens eine, von dem Zentralgebläse G beabstandete, dezentrale elektrische Heizeinrichtung H angeordnet.
  • In Fig. 1 bis Fig. 3 ist eine erste Variante eines Strömungskanals 6 einer Vorrichtung dargestellt. Die dezentrale Heizeinrichtung H ist innerhalb des Strömungskanals 6 im Bereich des Kanalausgangs A6 angeordnet. In der vergrößerten Detaildarstellung des Details A aus Fig. 3 ist der Aufbau der Heizeinrichtung H erkennbar. Die Heizeinrichtung H weist eine thermoplastische Trägerstruktur T und ein auf die Trägerstruktur T aufgebrachtes Heizmittel C auf Basis von Kohlenstoff auf. Das Heizmittel C kann Kohlenstofffasern oder Kohlenstoffnanoröhrchen umfassen. Die Trägerstruktur T ist als Trägerfolie ausgebildet, die aufgewickelt und gewellt ausgebildet ist.
  • Die Fig. 4 bis Fig. 7 zeigen eine weitere Variante eines Strömungskanals 3 einer Vorrichtung. Hierbei ist innerhalb des Strömungskanals 11 im Verbindungsbereich V3-11 zwischen den miteinander verbundenen Strömungskanälen 3 und 11 wenigstens eine, von dem Zentralgebläse G beabstandete, dezentrale elektrische Heizeinrichtung H angeordnet. Natürlich kann die Heizeinrichtung hierbei auch innerhalb des Strömungskanals 3 angeordnet sein.
  • Die Fig. 8 bis Fig. 12 zeigen eine weitere Variante eines Strömungskanals 13 einer Vorrichtung. Hierbei ist die wenigstens eine Heizeinrichtung H in einem separaten Aufsatzelement X des Strömungskanals 13 angeordnet. Alternativ kann das Aufsatzelement auch ein separaten Verbindungselement des Strömungskanals 13 zu einem weiteren Strömungskanal sein und das Heizelement in dem Verbindungselement angeordnet sein. Ein separates Aufsatzelement X oder ein separates Verbindungselement ermöglicht eine einfache Wartung, Reparatur oder Wechsel der Heizeinrichtung H. In der vergrößerten Detaildarstellung des Details B aus Fig. 9 ist der Aufbau der Heizeinrichtung H erkennbar. Die Heizeinrichtung H weist eine thermoplastische Trägerstruktur T und ein in die Trägerstruktur T integriertes Heizmittel C auf Basis von Kohlenstoff auf. Das Heizmittel C kann Kohlenstofffasern oder Kohlenstoffnanoröhrchen umfassen. Die Trägerstruktur T ist als Trägerfolie ausgebildet, die aufgewickelt und gewellt ausgebildet ist.
  • Die Fig. 13 bis Fig. 16 zeigen eine weitere Variante eines Strömungskanals 3 einer Vorrichtung. Innerhalb des Strömungskanals 3 ist im Verbindungsbereich V3-11 zwischen den miteinander verbundenen Strömungskanälen 3 und 11 eine, von dem Zentralgebläse G beabstandete, dezentrale elektrische Heizeinrichtung H angeordnet. Die Heizeinrichtung H ist über eine seitliche Öffnung 30 in dem Strömungskanal 3 in den Strömungskanal 3 einführbar. Die Heizeinrichtung ist mit einem die Öffnung 30 verschließenden Deckel 31 verbunden oder an einem die Öffnung 30 verschließenden Deckel 31 angeformt.
  • Generell gilt, dass die Wandung des Strömungskanals 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 teilweise oder vollständig durch ein geschäumtes Kunststoffmaterial gebildet sein kann. Die thermoplastische Trägerstruktur T kann durch einen Teilbereich der Wandung des Strömungskanals 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 oder des Aufsatzelements X oder des Verbindungselements gebildet sein. Die Heizeinrichtung H kann einen Abschnitt der Wandung des Strömungskanals 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 oder des Aufsatzelements X oder des Verbindungselements ersetzen. Der Strömungskanal 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 kann durch wenigstens zwei zusammengesetzte Segmente gebildet sein, wobei die Heizeinrichtung H zwischen den Segmenten form- und/oder kraftschlüssig gehalten ist.

Claims (10)

  1. Vorrichtung zur Luftzuführung in einen Innenraum (I) eines Fahrzeuges, mit
    - einem strömungseingangsseitig angeordneten Zentralgebläse (G) zur Erzeugung eines klimatisierten, insbesondere eines mittels einer Klimaanlage konditionierten Luftstroms,
    - einer Vielzahl von Strömungskanälen (1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) zur Weiterleitung und Verteilung des Luftstroms an verschiedene Orte des Innenraums (I),
    wobei die Strömungskanäle (1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) jeweils mindestens einen strömungsausgangsseitigen Kanalausgang (A2, A4, A6, A7, A8, A9, A10, A11, A12, A13) oder mindestens einen Verbindungsbereich (V1-7, V1-9, V3-11, V5-12) zu einem der anderen Strömungskanäle (1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) aufweisen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    innerhalb des Strömungskanals (1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) im Bereich des jeweiligen Kanalausgangs (A2, A4, A6, A7, A8, A9, A10, A11, A12, A13) und/oder im Verbindungsbereich (V1-7, V1-9, V3-11, V5-12) zwischen miteinander verbundenen Strömungskanälen (1, 3, 5, 7, 9, 11, 12) wenigstens eine, von dem Zentralgebläse (G) beabstandete, dezentrale elektrische Heizeinrichtung (H) angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentrale Heizeinrichtung (H) eine thermoplastische Trägerstruktur (T) und ein auf die Trägerstruktur (T) aufgebrachtes, oder ein in die Trägerstruktur (T) integriertes Heizmittel (C) auf Basis von Kohlenstoff aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizmittel (C) Kohlenstofffasern oder Kohlenstoffnanoröhrchen umfasst.
  4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Heizeinrichtung (H) in einem separaten Aufsatzelement (X) des Strömungskanals (13) und/oder in einem separaten Verbindungselement des Strömungskanals (13) zu einem weiteren Strömungskanal angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastische Trägerstruktur (T) durch einen Teilbereich der Wandung des Strömungskanals (1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) oder des Aufsatzelements (X) oder des Verbindungselements gebildet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (H) einen Abschnitt der Wandung des Strömungskanals (1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) oder des Aufsatzelements (X) oder des Verbindungselements ersetzt.
  7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) durch wenigstens zwei zusammengesetzte Segmente gebildet ist, wobei die Heizeinrichtung (H) zwischen den Segmenten form- und/oder kraftschlüssig gehalten ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (H) über eine seitliche Öffnung (30) in dem Strömungskanal (1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) in den Strömungskanal (1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) einführbar ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (H) mit einem die Öffnung (30) verschließenden Deckel (31) verbunden oder an einem die Öffnung (30) verschließenden Deckel (31) angeformt ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung des Strömungskanals (1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13) teilweise oder vollständig durch ein geschäumtes Kunststoffmaterial gebildet ist.
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